Rubidium-stronciové datování (často zkracované jako Rb-Sr datování) je datovací metoda používaná zejména v geologii. Je založená na měření relativního zastoupení izotopů a stroncia 87Sr a 86Sr. Časem se poměr zastoupení těchto izotopů mění. Izotop rubidia 87Rb se s poločasem rozpadu 50 miliard let rozpadá na stabilní izotop 87Sr. Izotop 86Sr žádným přírodním rozpadem nevzniká. Zastoupení izotopu 87Sr se tak s časem zvyšuje. Díky dlouhověkosti nuklidu 87Rb je rozpad pozorovatelný na geologických časových škálách. Hlavní použití tak metoda nalézá v geochronologii.
Metoda je založena na faktu, že různé minerály mají rozdílný obsah stroncia a rubidia bez ohledu na jejich izotopy. Poté co vznikne hornina, můžeme z jejích jednotlivých složek (různých minerálů) určit její stáří. Stačí v několika různých složkách horniny porovnat poměry izotopů Sr v závislosti na obsahu Rb.
Princip metody Mějme taveninu obsahující směs obsahující 86Sr a 87Sr v jistém poměru. Pokud z taveniny začne hmota krystalizovat, výsledné krystaly budou obsahovat přibližně stejný poměr izotopů 86Sr a 87Sr. Tavenina obsahuje zároveň i jisté množství 87Rb. Různé minerály krystalizující ze stejné taveniny budou obsahovat různá relativní množství Rb a Sr kvůli jejich rozdílným chemickým vlastnostem. S časem se bude vlivem rozpadu 87Rb poměr izotopů měnit a to vždy tempem, které závisí na obsahu Rb v minerálu. V různých minerálech se tak časem vytvoří různé poměry izotopů 86Sr a 87Sr.
Stejně jako pro ostatní metody datování založené na izotopech je základním předpokladem, že vzorek byl po dobu své existence uzavřeným systémem a nedocházelo tak k látkové výměně s okolím.
Výpočet stáří vzorku
Rozpadová rovnice pro systém Rb-Sr má tvar , kde je rozpadová konstanta nuklidu 87Rb (). Veličiny s dolním indexem d označují množství přítomná v čase analýzy vzorku (“dnešní“ množství). Dolní index 0 označuje množství nuklidu v čase (původní množství).
Pro praktické použití je mnohem výhodnější místo absolutních množství izotopů používat jejich relativní zastoupení. Celou rovnici tak vztáhneme jako poměr k nuklidu 86Sr, který je stabilní a v přírodě rozpadem jiných izotopů nevzniká. Jeho množství je tak v čase přibližně konstantní (=).
Tato rovnice se nazývá Izochronní rovnice. Jedná se o lineární rovnici se směrnicí a konstantním členem .
Konstantní člen vyjadřuje poměr izotopů stroncia v době vzniku horniny a směrnice souvisí s množstvím rubidia rozpadlého během existence horniny.
Minerály s různým poměrem prvků Rb/Sr, které jsou stejného stáří, tvoří různé body na jedné přímce. Lineární regresí dat můžeme získat konstantní člen i směrnice . Z vyjádření směrnice přímky si můžeme explicitně vyjádřit stráří vzorku . Původní zastoupení izotopů stroncia lze získat i přímo z minerálů vzorku, které neobsahují žádné rubidium (nebo ho obsahují jen velmi málo). U takových minerálů se zastoupení izotopů stroncia v čase nemění.
Chyba měření V počátcích metody představovalo určení poločasu rozpadu 87Rb výrazný problém, protože rozpadová energie je malá (pouze 247 keV) a elektrony emitované z beta rozpadu, kterým 87Rb prochází, mají malou energii a tedy i velmi malou průchodnost látkami (pod 1 m). Při beta rozpadu mají elektrony spojité energetické spektrum a jisté procento tak může mít energii i mnohem menší. Experimentálně je proto složité měřit množství záření ze vzorku.Dickin, str. 42,43
Standardní metoda pro zjištění zastoupení izotopů ve vzorku je hmotnostní spektrometrie. Pomocí ní je možné poměr izotopů 87Sr/86Sr určit velmi přesně a výsledná chyba metody je obvykle v řádu jednotek milionů let (v kombinaci s jinými metodami i výrazně méně).
Datované vzorky Vyvřeliny Rubidium má větší tendenci dostávat se do magmatu, než zůstávat v horninách zemského pláště, proto je jeho zastoupení v zemské kůře větší než v plášti. Vyvřelé horniny tak vykazují zvýšený poměr 87Sr/86Sr. Meteority Rb-Sr datování je důležité pro časové určení diferenciace hmoty v rané Sluneční soustavě. Pro určení doby diferenciace byly analyzovány zejména achondrity. Analýza meteoritů také dává informace o původním referenčním poměru 87Sr/86Sr.Dickin, str. 47
Metamorfované horniny Krystaly bohaté na Rb (nejčastěji slída a živce) vytlačují vzniklé atomy Sr i při teplotách výrazně pod bodem tání. Při metamorfóze se tak mnoho minerálů chová jako otevřené systémy. Některé minerály ale fungují jako pohlcovače difundujících atomů Sr (zejména plagioklas a apatit) a efektivně je pohlcují. Jednotlivé minerály tak fungují jako otevřené systémy, ale celý kus horniny se může stále chovat jako systém uzavřený. Metamorfóza hornin tak může ponechat poměry izotopů a tedy i informace o původu horniny zachovalé. Pro funkčnost této metody je ale třeba vzorky brát z větší oblasti s co největšími rozdíly v poměrech Rb/Sr, jinak nemusí být výsledky vypovídající.Dickin, str. 48,49
Porovnáním analýzy jednotlivých minerálů a analýzy celkové horniny můžeme získat informace o tom, kdy k metamorfóze došlo. Sedimenty Při určování stáří sedimentů je důležité dbát na vynulování izotopických hodin při uložení sedimentu. Pokud je výměna s okolím rychlá, sediment má spolehlivě homogenní zastoupení látek. Sedimenty náchylné k látkové výměně ale nejsou spolehlivé indikátory, protože snadněji porušují podmínku toho, že se musí jednat o uzavřené systémy po dobu jejich uložení. Změna obsahu látek (zejména dobře rozpustného Rb) může znehodnotit výsledek měření.
Biogenní uhličitany Biogenní uhličitany splňují základní předpoklady pro datování: vznikly ve velmi homogenním prostředí (mořská voda); jsou velmi odolné vůči diagenezi. Kvůli velmi nízkému zastoupení rubidia v živých organizmech je však Rb-Sr metoda samostatně téměř nepoužitelná.Dickin, str. 57 V těchto případech je třeba zároveň s ní využít další metody datování.
Odkazy Poznámky
Reference
Literatura
Související články Radiometrické datování rubidium Izotopy rubidia stroncium Izotopy stroncia Externí odkazy
Kategorie:Radiometrické datování Kategorie:Stroncium Kategorie:Rubidium